UV固化涂料用木器着色剂的研制

　　UV固化涂料固化速度较快在控制环境污染（低VOC）和节约能源等方面的特点突出，被广泛应用于各工业领域特别是在木质材料涂饰（如竹木地板）方面。

　　木器经过涂装不仅满足了人们的需求，而且在保护材面、避免污染、防止腐蚀以及加木器的耐用年限等方面起到了十分重要的作用。但是，天然的竹木材料因其本身材质和颜色存在差异，需用木器着色剂对竹木材料进行修色处理，不仅能提高材质的档次，而且在表现材料天然纹孔方面能起到独特的效果。

　　传统工艺上的木器着色剂应用己久，但是在UV固化涂料方面对着色剂的讨论较少，这主要是由于其固化程度浅，色漆固化不完全。目前应用于UV固化木器着色涂料主要在透明清漆方面。

　　1存在的问题目前UV固化涂料采用的着色技术，是将一定比例的有机染料溶液，按要求加入到UV固化涂料的底漆（或面漆）当中，经适当搅拌分散而成。

　　但是这样配制而成的UV固化色漆在实际应用过程中，存在以下问题。

　　1.1着色剂耐光性不好UV灯局部光照强度特别大，添加到UV固化底漆中的有机染料虽然有一定的耐光性（耐光性一般有5 ~6级），经涂有UV固化色漆的竹木材料在通过UV灯时，涂料固化后，色漆的色调与未固化前颜色会发生很大的变化，特别是深颜色的变化十分明显。影响其耐光性的原因如下。

　　1.1.1染料本身的分子结构染料作为一个有色化合物基本上由三部分组成：发色团、发色体、助色团。即染料是一个由助色团通过一个共轭双键体系（如芳环或多烯结构）与一个发色团相连的化合物。助色团是电子给予性基团，而发色团是电子接受基团，只有当一个共轭化合物含有助色团时，才会显出明显的颜色。由此可见，有机染料是一个不饱和体系。

　　众所周知，UV涂料固化是一个典型的自由基反应：在UV灯的照射下，光敏引发剂经光激发后，形成活性自由基，活性自由基可以打开有机染料不饱和体系的J！键，并与其它含双键的不饱和化合物发生加成反应，从而形成稳定的化合物。由于有机染料的发色团中共轭双键被破坏，因此，有机染料的颜色发生变化，其色调与固化前色调有较大的变化：变浅或至无色。

　　1.2染料的浓度染料的浓度与色彩之间是一个非直线关系。在紫外线的照射下，由于有机染料与烯类单体发生加成反应，色调发生变化，但是浓度较高染料的色调变化相对浓度较低染料的色调变化要小一些，而随着不断的光照和时间的推移，两者不同染料浓度的色调会趋于一致。

　　1.1.3涂层的厚度来说明：了=E=e.d.c：I.，i*分别是入射光束和透射光束的强度E*消光度或称光密度d*液层厚度（cm）c*溶液浓度（mol/L）e克分子消光系数（L/molcm）层厚度d越厚，光吸收强度越大，那么表现出来的色调就越深，反之则越浅。涂层较厚的涂料耐光性在一定时间内比薄的要好一些。

　　1.1.4基料成膜物成膜对有机染料的耐光性影响较大，成膜物在着色剂体系中起成膜作用。非反应性的成膜物料由于分子结构中不含有双键，故不能发生自由基反应，对有机染料可起到一定程度的“屏蔽”作用；而反应性成膜物料分子结构中含有不饱和双键，能发生自由基反应，因此采用非反应性的成膜物使有机染料的耐光性比采用反应性的成膜物要好。

　　1.1.5照射光的波长照射光的光分布的波长若在能激发光敏引发剂的范围，就会导致光敏引发剂分解而产生自由基反应，从而使有机染料的耐光性下降，色调变淡。

　　1.2调色困难UV固化涂料色漆的调色技术不同于通常其它涂料的调色技术，这主要是受有机染料的分子结构和UV固化涂料本身特点所决定。由于涂装前和涂装后色调发生变化以及同时受施工工艺（如涂层厚度）的影响。因此调色必须在特定的施工环境中进行多次实验，调色时间长，难度大。

　　1.3着色浅UV固化涂料色漆的粘度较大，对竹木材料的渗透性差，只能在材料的表层着色，着色浅。

　　1.4力口工时易出现色着和色斑在竹木地板的加工工艺中一般需要上两道底漆，两道底漆均需要打磨。可是由于竹木地板本身的不平整、色漆的着色浅以及加工设备的影响，竹木地板在加工过程中打磨得不是十分均匀，一块板材上有的浅，有的深，有的甚至就根本没有打磨到。这种加工打磨过程的不均匀，在色漆中体现得更为明显，导致竹木地板出现色差和色斑，对产品质量有较大的影响。

　　1.5后处理工艺麻烦在竹木地板的加工中上底漆一般采用辊涂的施工方法，辊涂时由于存在逆辊，这样当地板在进逆辊时，进逆辊的地板前端就会出现“起堆”的现象。若底漆是色漆的话，那么起堆部位的颜色较之其它部位的颜色要深，为了保持竹木板材颜色一致性，需要将起堆部分特别仔细打磨，不仅工艺繁琐，而且加了后处理工艺的成本。

　　2实验部分2.1原材料染料，IRGASPERSE-U系列，工业品，汽巴精化公司；丙烯酸改性双酚A型环氧树脂（828DA），自制工业品。

　　2.2着色剂的制备2.21配方表1配方成分配方I/%乙基纤维素有机染料90%乙醇合计粘度/s 22工艺步骤将计量的乙基纤维素（或828DA）加入到90%乙醇中，搅拌使之溶解，然后将有机染料溶液加入其中，搅匀即得。

　　3着色工艺过程将着色剂用辊涂（或刷、喷）的方法，涂于竹木材料上，经过10s~15s的自然干燥后，再在其表面按UV固化涂料正常施工工艺进行施工。

　　3结果与讨论1成膜物的影响成膜物主要起两方面的作用：成膜和控制施工粘度。在配方I中，使用乙基纤维素作为成膜物，由于该物质中不含有不饱和双键，体系不能发生自由基反应，色调在固化前和固化后基本不发生变化，较为稳定；在配方中，采用丙烯酸改性双酚A型环氧树脂（828DA）作为成膜物，而该物质结构中含有烯类双键，在UV光线的照射下易发生自由基加成反应，色调稳定性较差。通过实验，分别使用配方I和配方制成的试片，在UV灯下（0W/cm）灯距12cm，集中照射1min配方I表现出的色调较之配方的稳定性要好一些。

　　32溶剂的影响选用溶剂从三个方面考虑：对成膜物的溶解性、对竹木基材的渗透性和干燥速度。通过实验，采用90%乙醇作为溶剂，能溶解乙基纤维素，对竹木基材的渗透性较好，干燥速度适中（10s~ 15s）而且成本较低，对环境的污染小。

　　3其它因素的影响配方中的染料比例需依具体情况作适当调整。

　　有机染料若是固体应事先用有机溶剂配制成适当浓度的色校庋唤隹梢跃房刂萍尤肓浚易于调色。

　　4结语该木器着色剂色彩鲜艳：采用优质染料，对竹木基材的渗透性良好，色泽雅丽，透明度佳且能充分表现竹木材纹孔；附着力牢：与竹木基材有牢固的结合力，同时又与UV涂料有良好的结合力；耐再涂性好：因为一般选用的有机染料是可以溶于有机溶剂的，故此经涂料着色的色调一般并不耐再涂（罩光）本UV木器着色剂在干燥时，己被固定下来，再在此上用UV涂料进行罩光时，它们不会发生迁移；耐光性好：该UV固化涂料用木器着色剂不仅很好地解决了以前深色染料通过UV灯时的变色问题，而且经该着色剂着色后染料的耐光性好。经在UV灯下集中照射一分钟，色调只有很细微的变化；储存稳定性好：储存过程中染料不会沉积，没有沉淀产生，分布均匀；容易施工：该着色剂可以采用辊涂、刷涂、喷涂等方法施工干燥速度适中，并且产品价格较低。

(完)